曾海濤 吳偉

摘? 要：物理教材是實現(xiàn)物理教學目標的重要文本資源，不同國家的物理教材體現(xiàn)了差異性的教學思想。文章選擇美國初中主流STC教材和國內(nèi)使用范圍較廣的人教版、蘇科版、滬教版、浙教版和北師大版五個版本初中物理（或科學）教材，對其中的“杠桿”內(nèi)容，從所處位置、內(nèi)容設計、欄目設置、插圖設計、例題與習題等幾個方面進行對比分析，發(fā)現(xiàn)STC教材注重學生科學探究、思辨與表達的訓練，中國教材則更注重教材的系統(tǒng)性和知識性、學習的結(jié)果性。

關(guān)鍵詞：初中物理教材;杠桿;比較研究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）7-0023-5

物理教材，亦稱物理課本，是根據(jù)物理課程標準（或物理教學大綱）編定的系統(tǒng)反映物理學科內(nèi)容的教學用書，是實現(xiàn)物理教學目標的重要文本資源[1]。不同國家的物理教材體現(xiàn)了差異性的教學思想，同一國家多樣化的物理教材是編者為適應不同地區(qū)教育現(xiàn)狀的產(chǎn)物。研究分析不同國家的物理教材和同一國家不同版本的物理教材，對物理教材資源的應用優(yōu)化具有重要意義。

近些年來，有許多研究人員從不同角度對中美物理教科書的對比分析展開過研究。北京師范大學李春密和李曉梅自主創(chuàng)建了初中物理教材比較分析模型，從廣度和深度就難度問題對中美教材中的“壓強和浮力”進行靜態(tài)文本分析[2]。華南師范大學文瑩瑩等從教材內(nèi)容設計、欄目設置和插圖設計等6個方面對比中徳初中教材中“浮力”內(nèi)容[3]。蘇州大學張翔對美國和蘇科版初中物理教材的內(nèi)容、實驗、探究活動、習題、插圖、科學方法等方面進行比較研究[4]。此外，還有很多學者對中美高中物理教材進行了詳細的對比分析。然而，針對國內(nèi)多版本初中物理教材與美國初中科學教材物理部分的對比卻鮮少涉及。

本文選擇美國初中主流科學教材Science and Technology for Children（以下簡稱STC教材）和國內(nèi)使用范圍較廣的人教版、蘇科版、滬教版、浙教版和北師大版五個版本初中物理（或科學）教材[5-10]，對其中的“杠桿”內(nèi)容，從所處位置、內(nèi)容設計、欄目設置、插圖設計、例題與習題等幾個方面進行對比分析，以期對我國初中物理教材“杠桿”內(nèi)容的編寫和教學提供一些建議。

1? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容所處位置比較

杠桿是簡單機械的一種，充分認識杠桿及杠桿的平衡條件是掌握好簡單機械、功、能等知識的前提。國內(nèi)五個版本的教材將“杠桿”內(nèi)容放于“簡單機械”相關(guān)章節(jié)中，美國STC教材將“杠桿”內(nèi)容安排在《能量、機器和運動》一書中，說明中美教材對于“杠桿”內(nèi)容的定位是一致的。

在編排順序上，浙教版、滬教版和人教版教材先介紹功能知識，再介紹杠桿;而蘇科版和北師大版教材則恰好相反，先處理杠桿、滑輪等簡單機械問題，再介紹功能知識;STC教材先介紹滑輪和杠桿知識，再分析使用機械的優(yōu)勢和機械效率。從學生認知發(fā)展的角度出發(fā)，蘇科版、北師大版和STC教材的處理更為妥當。學生只有在充分了解簡單機械，并知道如何運用這些機械完成物體的搬運和轉(zhuǎn)移，才能進一步理解在物體的搬運和轉(zhuǎn)移中存在做功，而做功正是能量轉(zhuǎn)化的量度。這樣的安排符合初中學生的認知規(guī)律，不易讓學生產(chǎn)生畏難情緒，易于教學的開展。

2? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容設計比較

縱觀中美教材，“杠桿”內(nèi)容頁數(shù)大都在6頁上下，分為2～3個小節(jié)，圍繞杠桿及杠桿的平衡條件展開，但在具體內(nèi)容上還是略有不同，具體區(qū)別見表1。

從表1中可以看出，國內(nèi)五個版本的教材基本是按照“杠桿的概念—實驗探究杠桿的平衡條件—鞏固應用”的邏輯順序進行設計，契合我國義務教育物理課程標準中對杠桿部分內(nèi)容的要求——“知道簡單機械。通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件”[11]。此外，國內(nèi)的教材都以圖文并茂的形式呈現(xiàn)中國古代人們對杠桿的使用，包括《墨經(jīng)》《天工開物》等書中的簡介，以及古代工具舂、桔槔、戥子等。這些都是杠桿這一內(nèi)容相關(guān)的物理學史資源，能激發(fā)學生的學習興趣，提升其愛國情懷。

美國STC教材主要集中在兩個實驗探究——探究杠桿的平衡條件、探究使用杠桿來提升重物時動力做功與阻力做功的關(guān)系，難度較我國五個版本教材要高。STC教材的一大特色是著重于實驗探究，通過實驗探究和合作交流讓學生完成知識體系的自主建構(gòu)。STC教材沒有對杠桿的基本構(gòu)造作出一定的解釋，在這一節(jié)的開端提出“是否玩過蹺蹺板，或使用過開瓶器和釣魚竿？這一節(jié)課我們將研究杠桿是如何平衡和提升負載的”等問題，這對學生開始杠桿的學習造成一定的困惑。STC教材也沒有直接給出兩個實驗所能得到的普適規(guī)律，而是以練習的形式讓學生在小組討論后將自己的答案記錄在科學筆記本上，這樣的設計對于學習困難的學生有一定的難度，不易達成。

3? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容欄目設置比較

在欄目設置上，國內(nèi)五個版本的教材情況各不相同，其中蘇科版、浙教版和北師大版教材的欄目要豐富一些，比如蘇科版教材有“活動（做一做、議一議）”“學生實驗”“信息速遞”“生活·物理·社會”“信息庫”“WWW”6個欄目，分別涉及課堂引入、學生探究實驗、知識概念補充、物理與生活和社會事件的聯(lián)系、物理學史的介紹、課后習題幾個方面，貼合初中生的心理特點，便于教學的展開。反觀人教版和滬教版的教材，以滬教版為例，在一節(jié)內(nèi)容中只有“你知道嗎？”“思考與練習”兩個欄目，名字簡單、形式單薄，對學生吸引力不夠。

STC全套教材中每一本書的每一節(jié)欄目設置具有高度一致性，依次是引言與導圖、教學目標、課前討論問題、探究前的準備（器材）、探究步驟及過程、反思。每一個欄目中或以高清有吸引力的大圖、或以風趣幽默的語言、或以有思考性的問題引導學生加入科學探究，這非常值得國內(nèi)教材學習。

4? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的插圖比較

插圖是指教材中具有直觀、形象特點的圖片、照片、圖像等儲存和傳遞教育信息的系統(tǒng)，能夠表達那些用文字難以表達的空間和具體細節(jié)[12]。對于杠桿這一緊密聯(lián)系日常生活的內(nèi)容，教材中合適的插圖能幫助學生順利將生活經(jīng)驗遷移到物理學習中來，利于教學的展開。中美六個版本教材均為彩色印刷，圖片顏色鮮艷、形象生動，教材插圖密度較高，最高平均可達每頁4幅之多，插圖具體內(nèi)容見圖1。

按照教材插圖的類型不同，將六個版本教材的插圖分為漫畫圖、模型圖、攝影圖和實驗探究圖。漫畫圖描繪夸張的人物形象和神態(tài)動作，比如蘇科版教材中的“釣魚竿”一圖;模型圖在這主要指的是用模型抽象具體情境，并分析杠桿五要素的圖;攝影圖為真實拍攝的圖片，如STC教材中的“道斯1996年平衡木項目表演圖”;實驗探究圖呈現(xiàn)的是探究杠桿平衡條件過程圖。值得說明的是STC教材中圖片清晰度、色彩對比度和圖片大小都明顯優(yōu)于國內(nèi)教材。

通過圖1可以發(fā)現(xiàn)，六個版本教材中攝影圖的占比都很高，攝影圖具有生活化、情境化的特點，能輕松將學生帶入需要探究的物理情境中。探究杠桿的平衡條件是“杠桿”內(nèi)容的重點，六個版本教材中都有實驗探究圖，國內(nèi)五個版本教材基本以一幅杠桿平衡狀態(tài)下的示意圖簡單呈現(xiàn)，沒有具體探究過程;但STC教材中實驗探究圖的占比高達一半，這與其著重實驗探究的教材特點一致。在漫畫圖和模型圖這兩部分，國內(nèi)教材則明顯優(yōu)于STC教材，STC教材沒有漫畫圖和模型圖，也缺乏杠桿五要素的分析。國內(nèi)教材特別是滬教版的教材在每一幅攝影圖的旁邊都會另附一幅小型模型圖展現(xiàn)攝影圖中的杠桿模型及杠桿的五要素，反復加強學生對杠桿的分析能力和作圖能力。

5? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的例題、習題比較

例題、習題是物理教材的重要組成部分，也是教學評價的重要手段，具有選擇、填空、作圖、實驗、計算等多種形式，能夠幫助學生鞏固基礎(chǔ)物理知識，加深對物理規(guī)律的理解。對比中美六個版本教材，國內(nèi)教材偏好作圖和計算題，大都有唯一的標準解答，屬于良性結(jié)構(gòu)問題，操作題和討論題不多;STC教材則更傾向于思考題和討論題，強調(diào)在一次又一次的組內(nèi)和班內(nèi)討論中獲得物理規(guī)律。下面，分別針對教材內(nèi)的例題和習題進行具體分析。

5.1? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的例題比較

就例題數(shù)量來說，中美六個版本教材都只有1個例題或者沒有例題，具體比較見表2。

從表2可以看出，有例題的四個版本國內(nèi)教材中都至少配有包括支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂這杠桿五要素的模型圖，并通過簡明扼要的文字說明和規(guī)范的求解過程，向?qū)W生示范計算題的解題格式。這其實與國內(nèi)教材課后習題的設置保持一致，課本例題的求解是學生習題求解的范式。STC教材在“杠桿”這一節(jié)沒有設置例題，這與其重視科學探究的訓練、忽視計算能力的培養(yǎng)的特點是一致的。

5.2? ? 中美教材中“杠桿”內(nèi)容的習題比較

國內(nèi)五個版本教材課后習題部分無論從題目數(shù)量還是題型都具有比較強的一致性，與美國STC教材存在明顯差別，具體比較見表3。

從表3可以看出，美國STC教材“杠桿”內(nèi)容的習題類型包括簡答題、作圖題和討論題，并主要集中在討論題和簡答題，學生通過課前、課中和課后的討論形成認知沖突完成知識建構(gòu)。簡答題不僅需要學生完成觀點的表達，更重要的是能提供強而有力的證據(jù)來證明自己的觀點，比如“你是否同意杠桿是簡單機械的另一個例子，引用證據(jù)來支持你的觀點，并和全班同學討論你對這個問題的看法”[12]，這對于學生尋找證據(jù)的能力、表達能力等都有一定的促進作用。

國內(nèi)五個版本教材的課后習題量相對均衡些，維持在4道習題左右，題型分布也比較均勻，基本是一類題型一個題目。其中，對于計算題和作圖題比較重視，作圖題的設計意圖是鞏固學生對杠桿五要素的理解，計算題的設計是為了強化學生對杠桿平衡條件的應用，而這兩個方面也是“杠桿”這一內(nèi)容的教學難點。其中，蘇科版沒有像國內(nèi)其他四個版本教材那樣側(cè)重于計算題的設置，而是選擇了制作“蠟燭蹺蹺板”這一任務，引導學生在動手操作的過程中鞏固對杠桿平衡這一知識點的認識。以操作題取代常規(guī)的紙筆練習題，對初中階段的學習顯然更能激發(fā)學生對于物理猜想和物理探究的興趣。

6? ? 研究結(jié)論與啟示

通過對中美教材中“杠桿”內(nèi)容的比較，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)五個版本教材雖然在具體內(nèi)容上略有差異，但還是保持著較高的一致性，中美教材在內(nèi)容設計、欄目設置、插圖設計、例題與習題等幾個方面差異明顯。

STC教材注重學生科學探究的訓練，實驗探究前學生要在自己的科學筆記本上對相關(guān)問題作出猜想，然后進行長時間的小組合作探究，再對探究結(jié)果進行討論和反思，這也正是科學探究的基本流程。STC教材注重思辨和表達的訓練，教材中的學生習題大都是以“discuss”和“reflect”為題的，教師在教材的指導下開展以學生為主體的探究式教學，注重學生觀點的表達和思維的碰撞。

中國教材注重教材的系統(tǒng)性和知識性，縱觀國內(nèi)五個版本教材，其編排都具有一定的邏輯順序，都明確指出杠桿的定義和杠桿的平衡條件，也在教材中安排了合適的計算和作圖以加強學生對新知識的理解和掌握。中國教材強調(diào)學習的結(jié)果性，但凡進行實驗探究，就一定會有實驗總結(jié)，并得出相應的物理規(guī)律;但凡進行問題討論，就一定會有教師總結(jié)，得出唯一的標準答案。

綜上所述，中美初中教材各有利弊，教材的編寫應當在課程標準擬定的范圍下，盡可能為學生的物理學習服務。

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（欄目編輯? ? 劉? ?榮）